Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ - 0trang

sau khi lấy tại các điểm lộ được bọc trong túi nilon, đánh số và bảo quản cẩn thận

trước khi tiến hành các phương pháp thí nghiệm nghiên cứu tiếp theo.

Các quan sát tại thực địa cho thấy đặc điểm phân bố các tập trầm tích của khu

vực Đồng Ho được thể hiện như trên cột địa tầng (hình 2.2).



Hình 2.7.Cột địa tầng khu vực bể trầm tích Đồng Ho theo khảo sát mơ tả thực địa

tại các vị trí lấy mẫu.

Tập 1: cát kết yếu xen kẹp các vật chất hữu cơ dày 25cm.

Tập 2: Phần dưới cát sạn chuyển lên sét kết giàu vật chất hữu cơ dày 5cm.

Tập 3: phân lớp dày cỡ 5cm, lớp vật chất hữu cơ mỏng hơn khoảng 5 cm.

Tập 4: cát kết xen các vật chất hữu cơ, lớp vật chất hữu cơ dày khoảng 20cm

ở trên.

Tập 5: cát kết mỏng chuyển lên thành sét bột kết màu sẫm, có chứa các mảnh

vụn than, lớp bên trên cùng chứa vết in lá.



27



Tập 6: cát kết màu nâu chứa mảnh than lớn, lớp trên vẫn có sạn thơ, độ dày

khoảng 30m.

Tập 7: cát kết hạt thô chuyển sang cát kết hạt mịn đồng nhất hơn, dày khoảng

2m.

Tập 8: bột kết hạt mịn dày khoảng 5m.

Qua quan sát thực địa ta có thể thấy một số điểm đặc trưng của tướng trầm

tích lục địa như chứa hóa thạch vết in lá. Độ dốc của các phân lớp thấp. Màu của

trầm tích chuyển dần từ sáng sang tối, có sự xuất hiện của hiện tượng lầy hóa,mơi

trường chuyển từ oxy hóa sang mơi trường khử. Trầm tích chuyển dần từ cát kết hạt

thơ sang bột kết hạt mịn.

Bảng 2.3.Thống kê thông tin các mẫu được lựa chọn để phân tích

Stt



Kí hiệu mẫu



Đặc điểm mẫu

Dày 8 cm, trầm

tích cát màu nhạt,



1



DH 01-6



có 1 lớp sét than

mỏng nằm trên

cùng

Trầm tích cát màu



2



DH 01-6B



nhạt, có 1 lớp sét

than mỏng nằm

trên cùng



Trầm tích cát màu

3



DH 01-7



nhạt, có lớp sét

than mỏng



28



Hình ảnh mẫu



4



DH 01-8



Trầm



tích



sẫm



màu,



phân



lớp



mỏng, có lớp sét

than mỏng



5



DH 01 – 9



Trầm



tích



sẫm



màu,



phân



lớp



tích



cát



mỏng



Trầm

6



DH 01 - 14



sáng màu, phân

lớp mỏng có chứa

vụn than



Trầm

7



DH01-38



tích



sẫm



màu, có phân lớp

mỏng



Cát kết sẫm màu,

8



DH01 - 41



chứa các hạt sạn

thô và mảnh than

lớn



2.1.2. Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra, học viên đã tiến hành các nội dung nghiên cứu sau

đây:

-



Xây dựng quy trình chuẩn bị mẫu cho các loại phân tích.



29



-



Nghiên cứu, lựa chọn các điều kiện tối ưu vận hành thiết bị đồng vị bền



-



IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometry).

Đánh giá phương pháp phân tích

Ứng dụng quy trình và phương pháp phân tích đồng vị C, O, N cho một số



-



mẫu trầm tích chứa dầu hệ tầng Đồng Ho.

Đánh giá kết quả phân tích mẫu thực



2.2. Quy trình và phương pháp phân tích thành phần đồng vị

2.2.1. Phương pháp xử lý mẫu trước khi phân tích

Các nghiên cứu về địa hóa đồng vị bền (Lerman et al 2013) cho thấy, các

đồng vị C, H, O, N, S khá phổ biến trong các khoáng vật trầm tích và được cân

bằng trong hệ khống vật-nước. Ở điều kiện nhiệt độ khác nhau, mỗi cặp khống

vật –nước có hệ số cân bằng đồng vị khác nhau (Richard Worden et al, 2003).Trong

số các khống vật trầm tích tướng hồ đầm lầy thì các khống vật sét là khống vật

nhạy cảm vớisự thay đổi mơi trường thành tạo. Vì vậy việc tách khoáng vật sét ra

khỏi các khoáng vật khác là cần thiết trong nghiên cứu xác định điều kiện cổ mơi

trường.Việc tách chiết và làm giàu khống vật sét được tiến hành như mô tả dưới

đây.

Bước 1: Mẫu trầm tích sau khi được đưa về phòng thí nghiệm được lấy ra

khỏi túi nilon và cho vào khay phân tích, ngâm trong nước cất , đợi đến khi mẫu tan

bở ra (có thể cho vào máy siêu âm để làm tan mẫu cho nhanh), sau đó lấy chày cao

su nghiền nhẹ mẫu để phá vỡ liên kết của các hạt khoáng vật như thạch anh,

plagiocla, mảnh đá vụn với các khoáng vật sét, rồi đổ vào lọc qua rây, nước vào ống

pipet.Rồi lại nghiền mẫu đó đươc khoảng 3 lần như thế thì đổ mẫu sót lại trong rây

vào nghiền thêm khoảng 3 lần nữa rồi đổ vào lại rây. Khoảng 2- 3 lượt như vậy là

được.

Bước 2: Tách các khoáng vật ở cấp hạt sét.

Mẫu sau khi được nghiền bằng chày cao su đó cho mẫu vào ống đong loại

1000 mlcùng với nước cất như hình sau:



30



Hình 2.8.Các mẫu trầm tích sau khi được đưa vào các ống pipet

Bước 3: Khuấy đều ống pipet và sau đó lần lượt hút mẫu theo thời gian sau

40s, 16p, 59p và 15h để tách các cấp hạt theo thời gian lắng động. Tốc độ lắng

đọng, thời gian lắng đọng, độ nhớt của dung dịch và nhiệt độ phụ thuộc theo công

thức Stocke.

Trước khi hút mẫu cần chuẩn bị các chén ra trước các ống pipet.Tìm ghi

chén mẫu vào tương ứng mỗi ống pipet.

Hút mẫu ở 40s: Khuấy mẫu lên khi cái khuấy mẫu vừa lên khỏi mặt nước bắt

đầu bấm giờ.40s hút mẫu, hút nhanh, lượng khoảng 25ml là đạt (thực tế là cần 20

ml nhưng bù trừ khơng khí đi vào nên hút 25ml). Các mẫu tiếp theo làm tương tự.

Hút mẫu ở 16p, 59p,15h: Khuấy đồng loạt tất cả các ống pipet, thời gian

khuấy, cách khoảng bằng nhau. Sau đó lấy ống hút để hút, căn chuẩn bằng thời gian

khuấy.

Sau đó cho chén đựng mẫu vào tủ sấy sấy khơ ở 60oC.

-



Sau khi mẫu đã được sấy khô, lấy mẫu ra khỏi tủ sấy để ở nhiệt độ phòng



-



trong khoảng 1h để làm nguội mẫu.

Nghiền mẫu vừa lấy được bằng cối mã não đến khi các hạt mịn.Khơng còn

cảm thấy lạo xạo ở dưới đáy cối.



2.2.1.1. Lựa chọn và xử lý mẫu trầm tích để phân tích đồng vị bền C và chỉ số δ 13C



31



Đồng vị bền C trong trầm tích hữu cơ được sử dụng rộng rãi trong nghiên

cứu môi trường, sinh thái, phục hồi điều kiện cổ mơi trường và cổ khí hậu (Fry,

2006; Hoefs 2009; Tue và cộng sự, 2011). Do vậy, phương pháp phân tích giá trị tỉ

số đồng vị bền C ngày càng được sử dụng rộng rãi.Tuy nhiên, vì trong mẫu trầm

tích thường chứa các thành phần carbonat thứ sinh, vì vậy để đảm bảo tính chính

xác cần phải loại bỏ sự có mặt của carbonat tự do. Quy trình loại bỏ carbonat được

tiến hành như sau:

1) Mẫu trầm tích sau khi sấy khô được nghiền mịn bằng cối và chày mã não.

Mẫu được nghiền mịn đến cỡ nhỏ nhất có thể (thường phải đảm bảo kích thước hạt

mịn < 20 µm);

2) Khoảng 2g mẫu trầm tích mịn được chuyển vào các ống microtube (hay

còn gọi là ống Eppendorf);

3) Mẫu trầm tích trong ống microtube sẽ được xử lý bằng axít để loại bỏ các

hợp phần carbonate có trong mẫu. Cần chú ý là các hợp phần carbonate có trong

mẫu dễ gây sai số đối với giá trị đồng vị δ 13C trong trầm tích hữu cơ, bởi giá trị tỉ số

đồng vị δ13C thường có giá trị cao ~ 0 ‰, trong khi giá trị đồng vị δ 13C của vật chất

hữu cơ thường có giá trị nhỏ (–10 đến –30 ‰).

Để xử lý, loại bỏ thành phần carbonate có trong trầm tích, khoảng 4 ml axít

HCl 1N được nhỏ lần lượt vào các ống microtube có chứa mẫu trầm tích.Sau khi

nhỏ xong axít, mẫu trong các ống microtube được đậy nắp kín và trộn đều bằng

máy rung, lắc để cho mẫu trầm tích được trộn đều với axít và đảm bảo phản ứng

xảy ra hoàn toàn. Cần chú ý trong quá trình thao tác là khi axít HCl phản ứng với

carbonate sẽ tạo ra bọt khí do q trình giải phóng khí CO 2, nên nếu mẫu trầm tích

có thành phần carbonate cao sẽ giải phóng ra lượng khí lớn. Vì vậy, chúng ta có thể

quan sát thấy bên trong các ống microbe có nhiều bọt khí. Đối với các mẫu trầm

tích này, cần phải mở nắp đậy ống microtube thường xun để bọt khí thốt ra, nếu

khơng để bọt khí thốt ra, mẫu có thể bị tràn ra ngồi theo bọt khí, khi chúng ta mở

nắp microtube.



32



Sau khi mẫu đã được trộn đều với axít và phản ứng loại bỏ carbonate xảy ra,

các ống microtube chứa mẫu trầm tích và axít được đặt thẳng đứng vào các khay

nhựa, đặt trong phòng sạch, có tủ hút, nhiệt độ ổn định và chờ trong 24 giờ. Cần chú

ý là tất cả các ống mẫu cần được mở nắp, bởi trong quá trình xảy ra phản ứng giải

phóng carbonate, sẽ có một lượng khí CO2 thốt ra.

4) Sau khoảng thời gian 24 giờ, các ống microtube được đậy nắp và đặt vào

khay của máy li tâm. Máy li tâm được đặt chế độ quay 6200 rpm và cho quay với

thời gian là 30-40 giây. Ngay sau khi máy li tâm dừng hẳn, các ống microtube được

lấy ra và mẫu trong ống được tách ra làm hai phần: phần chất lỏng (axít) và mẫu

trầm tích lắng dưới đáy ống microtube.



Hình 2.9.Sơ đồ các bước xử lý mẫu trầm tích để phân tích bằng hệ thống khối phổ

đồng vị bền

Sau khi toàn bộ chất lỏng trong ống microtube được loại bỏ, khoảng 4 ml

nước cất đã được khử ion (Mili-Q) được nhỏ vào ống microtube và đóng chặt



33



nắp.Mẫu trong ống microtube lại được trộn đều bằng máy rung. Sau khi toàn bộ

mẫu đã được trộn đều, ống microtube được đặt lại vào máy li tâm và quay với tốc

độ quay 6200 rpm trong thời gian 30 giây. Sau đó, các ống microtube được lấy khỏi

máy li tâm và sử dụng pipet thủy tinh loại nhỏ để hút tồn bộ chất lỏng có trong

ống.Q trình rửa mẫu như trên được thực hiện 4 lần.

Sau khi mẫu đã được rửa sạch axít, các ống microtube được mở lắp và đặt

thẳng đứng vào khay và sấy khơ hồn tồn bằng tủ sấy (Hình 2.4). Sau khi mẫu đã

được sấy khơ hồn tồn, khoảng 10 đếm 30 mg mẫu trầm tích sẽ được gói trong các

cốc làm bằng giấy thiếc có kích thước (4×6 hoặc 6×8 mm) để phân tích giá trị tỉ số

đồng vị δ13C bằng hệ thống khối phổ đồng vị bền.

2.2.1.2. Lựa chọn và xử lý mẫu trầm tích để phân tích đồng vị N và xác định tỷ số

δ15N

Các bước tiến hành xử lý mẫu trầm tích để phân tích đồng vị N và xác định

giá trị tỉ số đồng vị δ15N cũng tương tự như đối với phân tích đồn vị C và xác định

tỷ số đồng vị δ13C. Chỉ khác một điều là do đồng vị nitơ không phụ thuộc vào hàm

lượng carbonate trong trầm tích, vì vậy khơng cần phải thực hiện các bước xử lý

mẫu trầm tích bằng axít HCl 1N.

2.2.1.3. Lựa chọn và xử lý mẫu trầm tích để phân tích đồng vị O và xác định tỷ số

đồng vị δ18O

Các bước tiến hành xử lý mẫu trầm tích để phân tích thành phần đồng vị O

và giá trị tỉ số đồng vị δ18O cũng tương tự như đối với phân tích thành phần đồng vị

C và giá trị tỷ số đồng vị δ15C.

2.2.2. Phương pháp phân tích

2.2.2.1. Giới thiệu về phương pháp phân tích đồng vị bền

Phương pháp phổ biến để xác định giá trị tỷ số đồng vị bền của các nguyên

tố trong các mẫu trầm tích hiện nay là sử dụng máy phân tích tỷ số đồng vị quang

phổ khối lượng (IRMS). Máy phân tích tỷ số đồng vị quang phổ khối lượng dùng để



34



tách các nguyên tử và phân tử dựa trên cơ sở khác nhau về khối lượng và chuyển

động của chúng trong cùng một trường điện từ. Hiện nay có rất nhiều loại máy phân

tích tỷ số đồng vị quang phổ khối lượng khác nhau. Các máy phân tích được sử

dụng phổ biến trong nghiên cứu địa hóa, sinh thái, và mơi trường gồm máy phân

tích thành phần nguyên tố và tỷ số đồng vị quang phổ khối lượng (element analyzer

isotope ratio mass spectrometry - EA-IRMS) và sắc ký khí tỷ số đồng vị quang phổ

khối lượng (gas chromatograph isotope ratio mass spectrometry - GC-IRMS)

(Meier-Augenstein, 1999; Muccio và Jackson, 2009). Các loại máy phân tích tỷ số

đồng vị quang phổ khối lượng thường có cơ chế hoạt động tương tự nhau.

- Cấu trúc của một máy phân tích IRMS gồm có 4 bộ phận chủ yếu là hệ thống dẫn

khí vào; nguồn ion; trường từ (bộ phận phân tách khối lượng) và bộ phận đầu đọc

xác định ion.

 Hệ thống dẫn khí vào: (bao gồm cả van chuyển hướng) đảm bảo dòng khí của mẫu



phân tích và mẫu chuẩn vào máy IRMS là liên tục và nhanh; các khí này được dẫn

bằng hệ thống ống rất nhỏ dài 1m với đường kính 0,1mm; dòng khí di chuyển trong

ống phải đảm bảo là dòng khí hỗn hợp; các khí này sẽ va chạm liện tục và tạo thành

một hỗn hợp không bị phân tách.

 Nguồn ion: là một bộ phận rất quan trọng của các máy phân tích giá trị tỷ số đồng



vị. Tại nguồn ion, các phân tử và nguyên tử khí được tích điện, gia tốc, và ion hóa

tạo thành các dòng ion. Các ion được bắn phá bởi các sợi tóc rất nhỏ cấu tạo bởi

kim loại tungsten (vôn-fram) nguyên chất nung nóng; các ion được tích điện tích từ

50 đến 150 eV trước khi đi vào vùng điện từ để phân tách các ion dựa trên sự khác

nhau về khối lượng.

 Trường từ: dùng để phân tách các ion khác nhau dựa trên cơ sở khác nhau về tỷ số



khối lượng/điện tích (m/e). Khi các ion đi qua trường điện từ, chúng được dẫn theo

đường cong và hướng di chuyển của các ion sẽ bị lệch khỏi phương ban đầu. Bởi vì

bán kính của đường cong mà các ion di chuyển tỉ lệ với căn bậc 2 của tỷ số m/e, do

vậy các ion có khối lượng và điện tích khác nhau sẽ được phân tách thành các dòng

riêng biệt khác nhau về khối lượng.



35



 Bộ phận đầu đọc xác định ion: Các dòng ion riêng biệt đi ra khỏi trường điện từ sẽ



được thu trong các cốc Fraday và được chuyển hóa thành các dòng điện với các

mức cường độ khác nhau (thường gọi là dòng beam). Giá trị cường độ dòng điện

của mẫu phân tích (Im) và chất chuẩn (IS) được xác định đồng thời, và tỉ lệ thuận với

giá trị tỷ số đồng vị nặng/nhẹ của mẫu phân tích (Rm) và chất chuẩn (RS).



Hình 2.10. Sơ đồ đơn giản biểu diễn cấu tạo và chức năng của các bộ phận chính

trong một máy phân tích tỷ số đồng vị quang phổ khối lượng (IRMS)



36



Hình 2.11. Tín hiệu đo trong q trình phân tích mẫu chuẩn



37



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×